EP3126763B1

EP3126763B1 - Haushaltsgerät mit einer schwenkbaren klappe und verfahren zum betreiben eines haushaltsgerätes mit einer schwenkbaren klappe

Info

Publication number: EP3126763B1
Application number: EP15712940.4A
Authority: EP
Inventors: Stefano Alacqua; Francesco Butera; Jochen HÄRLEN; Harald Joksch; Sebastian Winner
Original assignee: Actuator Solutions GmbH; BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: Actuator Solutions GmbH; BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: WO2015150375A1; DE102014206133A1; TR201808284T4; EP3126763A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät, welches eine bezügliche einer Schwenkachse schwenkbare Klappe aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgerätes mit einer schwenkbaren Klappe.
Beispielsweise Haushaltskältegeräte umfassen eine bezüglich einer Schwenkachse schwenkbare Klappe, die in einer ersten Stellung eine Öffnung verschließen und diese in einer zweiten Stellung öffnet. Die Klappe kann mittels einer Verstellvorrichtung zwischen den beiden Stellungen hin und her geschwenkt werden. Verstellvorrichtungen konventioneller Haushaltskältegeräte bzw. allgemein konventioneller Haushaltsgeräte umfassen einen Synchron- oder Schrittmotor.
Die WO 91/15724 A1 offenbart ein als Haushaltskältegerät ausgeführtes Haushaltsgerät, das eine bezüglich einer Schwenkachse zwischen wenigstens zwei Stellungen schwenkbar angeordnete Klappe und eine Verstellvorrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, die Klappe zwischen den wenigstens zwei Stellungen hin und her zu schwenken. Die Verstellvorrichtung umfasst einen mit der Klappe gekoppelten Draht aus einer Formgedächtnislegierung, welcher sich bei Erwärmung verkürzt und dadurch die Klappe von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung schwenkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Haushaltsgerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät anzugeben, das eine bezüglich einer Schwenkachse schwenkbare Klappe und eine verbesserte Verstellvorrichtung zum Schwenken der Klappe zwischen wenigsten zwei Stellungen aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Haushaltsgerät gemäß dem Anspruch 1. Das erfindungsgemäße Haushaltsgerät ist insbesondere ein Haushaltskältegerät, wie z.B. ein Haushaltskühlgerät oder ein Haushaltsgefriergerät. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Haushaltsgerät ein Haushaltskältegerät mit wenigstens zwei Temperaturzonen unterschiedlicher Temperaturen, wie z.B. eine Kühl-Gefrierkombination.
Das erfindungsgemäße Haushaltsgerät umfasst demnach die bezüglich der Schwenkachse schwenkbare Klappe und die Verstellvorrichtung zum Schwenken der Klappe, sodass diese zumindest zwei verschieden Stellungen einnehmen kann. Erfindungsgemäß umfasst die Verstellvorrichtung den Draht aus einer Formgedächtnislegierung. Formgedächtnislegierungen werden auch als "Memorymetalle" bezeichnet. Der Draht aus einer Formgedächtnislegierung ist derart beschaffen, dass er sich bei Erwärmung zusammen zieht, also seine Länge verkürzt, und dadurch die Klappe von ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung schwenkt. Insbesondere ist der Draht aus einer Formgedächtnislegierung derart beschaffen, dass er sich in seinem abgekühlten Zustand durch Beaufschlagen mit einer Kraft, die z.B. von einer vorgespannten Feder stammt, wieder in seine ursprüngliche Länge ziehen lässt. Dadurch ist es insbesondere möglich, dass die Klappe wieder in die erste Stellung schwenkt. Beim Schwenken von der ersten Stellung in die zweite Stellung zieht sich der Draht aus einer Formgedächtnislegierung derart zusammen, dass er die von der vorgespannten Feder aufgebrachte Federkraft überwindet.
Um den Draht aus einer Formgedächtnislegierung zu erwärmen, kann die Verstellvorrichtung des erfindungsgemäße Haushaltsgerätes eine elektrische Energiequelle umfassen, mittels derer der Draht aus einer Formgedächtnislegierung mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist. Wird der Draht aus einer Formgedächtnislegierung mit elektrischer Energie beaufschlagt, sodass insbesondere durch ihn ein elektrischer Strom fließt, so erwärmt sich dieser. Die elektrische Energiequelle ist z.B. eine elektrische Spannungsquelle, deren elektrische Spannung z.B. an den Enden des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung anliegt. Die elektrische Energiequelle wird z.B. von einer Steuervorrichtung des Haushaltsgerätes ein und ausgeschaltet. Bei ausgeschalteter elektrischer Energiequelle kann sich der Draht aus einer Formgedächtnislegierung abkühlen.
Der Draht aus einer Formgedächtnislegierung weist zwei Enden auf, mit denen der Draht aus einer Formgedächtnislegierung beabstandet von der Schwenkachse an einem ortsfesten Bestandteil des Haushaltsgerätes befestigt ist. Der Draht aus einer Formgedächtnislegierung ist zusätzlich beabstandet von der Schwenkachse an der Klappe mittels einer Befestigungsvorrichtung befestigt. Insbesondere verläuft die Verbindungslinie zwischen denjenigen Stellen, an denen die Enden des Drahts aus einer Formgedächtnislegierung am ortsfesten Bestandteil des Haushaltsgerätes befestigt sind, parallel zur Schwenkachse. Gemäß dieser Ausführungsform ist es z.B. möglich, dass die Befestigungsvorrichtung eine weg von der Schwenkachse gerichtete Nut aufweist, in der der Draht aus einer Formgedächtnislegierung geführt ist. Dadurch ist der Draht aus einer Formgedächtnislegierung längs dieser Nut beweglich, wodurch die Gefahr eines Reißens bei ungleichem Zusammenziehen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung zumindest verringert wird.
Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Haushaltskältegerätes ist es vorgesehen, dass als Draufsicht gesehen, der Draht aus einer Formgedächtnislegierung an der Klappe zwischen seinen Enden mittels der Befestigungsvorrichtung, insbesondere mittig bezüglich seiner Enden, an der Klappe mittels der Befestigungsvorrichtung befestigt ist. Dadurch ergibt sich eine V-förmige Anordnung des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung, wodurch die Teilstrecken des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung, die sich von der Befestigungsvorrichtung bis zu den jeweiligen Enden erstrecken, gleich lang sind. Dadurch wird es ermöglicht, dass diese beiden Teilstrecken sich bei Erwärmung um dieselbe Länge zusammen ziehen, was sich wiederum positiv auf die Belastung
Die Klappe kann sich z.B. längs der Schwenkachse um eine Breite erstrecken. Vorzugsweise ist die Länge der Verbindungslinie zwischen denjenigen Stellen, an denen die Enden des Drahts aus einer Formgedächtnislegierung am ortsfesten Bestandteil des Haushaltsgerätes befestigt sind, größer oder gleich der Breite der Klappe. Insbesondere ist die Befestigungsvorrichtung mittig bezüglich der Breite der Klappe an der Klappe angeordnet. des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung auswirkt.
Die Befestigungsvorrichtung umfasst eine an der Klappe angeordnete Tasche mit einer von der Schwenkachse abgewandten Öffnung und ein innerhalb der Tasche geführtes federvorgespanntes Element, an dem der Draht aus einer Formgedächtnislegierung befestigt ist, wobei das federvorgespannte Element derart vorgespannt ist, dass es den Draht aus einer Formgedächtnislegierung von der Schwenkachse wegdrückt. Die Tasche ist vorzugsweise einstückig an der Klappe angeformt. Da erfindungsgemäß der Draht aus einer Formgedächtnislegierung am federvorgespannten Element befestigt ist, kann dieses nachgeben, sollte z.B. die Klappe verklemmt sein bzw. im Falle des Haushaltskältegerätes angefroren sein.
Vorzugsweise weist das federvorgespannte Element eine Nut auf, die sich von der Schwenkachse weggerichtet öffnet und in der der Draht aus einer Formgedächtnislegierung geführt ist. Dadurch ist der Draht aus einer Formgedächtnislegierung längs dieser Nut beweglich, wodurch die Gefahr eines Reißens bei ungleichem Zusammenziehen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung zumindest verringert wird.
Das erfindungsgemäße Haushaltsgerät kann eine Öffnung aufweisen, welche mittels der Klappe verschlossen ist, wenn sich die Klappe in ihrer ersten Stellung befindet, und welche geöffnet ist, wenn sich die Klappe in ihrer zweiten Stellung befindet.
Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Haushaltsgerät als ein Haushaltskältegerät ausgebildet sein, welches wenigstens zwei Temperaturzonen unterschiedlicher Temperatur aufweist, wobei die Öffnung eine erste Temperaturzone der Temperaturzonen mit einer zweiten Temperaturzone der Temperaturzonen verbindet, sodass gekühlte Luft zwischen der erstens Temperaturzone und der zweiten Temperaturzone zu strömen vermag, wenn sich die Klappe in ihrer zweiten Stellung befindet. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst ist das als Haushaltskältegerät ausgebildete Hausgerät zumindest die erste und die zweite Temperaturzone, welche im Betrieb des Haushaltskältegerätes auf unterschiedliche Temperaturen gekühlt werden sollen. Die beiden Temperaturzonen sind mittels der Öffnung verbunden, sodass bei geöffneter Klappe gekühlte Luft von der kälteren Temperaturzone in die wärmere Temperaturzone zu strömen vermag. Ein Beispiel eines Haushaltskältegerätes mit wenigstens zwei Temperaturzonen unterschiedlicher Temperatur ist eine Kühl-Gefrierkombination mit einem kühlbaren Innenraum und einem Gefrierraum. Dann kann diese Öffnung den kühlbaren Innenraum mit dem Gefrierraum verbinden, sodass gekühlte Luft vom Gefrierraum zum kühlbaren Innenraum strömen kann, wenn sich die Klappe in ihrer zweiten Stellung befindet, also geöffnet ist. Dadurch kann z.B. der Aufwand für einen Kühlmittelkreislauf, der zum Kühlen des Gefrierraums und des kühlbaren Innenraums vorgesehen ist, reduziert werden. Die Klappe kann dann z.B. von einer Steuervorrichtung der Kühl-Gefrierkombination angesteuert werden, so dass der kühlbare Innenraum über den Gefrierraum gekühlt wird und zumindest in etwa eine Soll-Temperatur aufweist.
Nach einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes weist die Verstellvorrichtung einen mit der Klappe gekoppelten bi-stabilen Mechanismus auf, der eine vorgespannte Feder aufweist, die derart vorgespannt ist, dass sie versucht, die Klappe in ihre erste Stellung zu schwenken. Der bi-stabile Mechanismus ist eingerichtet, einen ersten stabilen Zustand, einen zweiten stabilen Zustand, einen ersten instabilen Zustand und einen zweiten instabilen Zustand einzunehmen, wobei der erste stabile Zustand der ersten Stellung und der zweite stabile Zustand der zweiten Stellung der Klappe zugeordnet ist, sodass der bi-stabile Mechanismus in seinem ersten stabilen Zustand die Klappe in ihrer ersten Stellung und in seinem zweiten stabilen Zustand in ihrer zweiten Stellung hält, und die vorgespannte Feder versucht, im ersten instabilen Zustand den bi-stabilen Mechanismus in seinen zweiten stabilen Zustand und im zweiten instabilen Zustand in seinen ersten stabilen Zustand zu bewegen. Wie bereits erläutert, wird die Klappe von ihrem ersten Zustand in ihren zweiten Zustand durch Erwärmen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung geschwenkt. Um die Klappe wieder in ihre erste Stellung zu schwenken, wird der Draht aus einer Formgedächtnislegierung abgekühlt und kann daher z.B. mittels einer vorgespannten Feder wieder zurück in die erste Stellung geschwenkt werden. Um jedoch die Klappe während ihrer zweiten Stellung nicht ständig erwärmen zu müssen, ist gemäß dieser Variante der bi-stabile Mechanismus vorgesehen, der in seinem zweiten stabilen Zustand die Klappe in ihrer zweiten Stellung auch bei abgekühltem Draht aus einer Formgedächtnislegierung und vorgespannter Feder hält. Der bi-stabile Mechanismus kann neben den beiden stabilen Zustanden auch die beiden instabilen Zustände einnehmen, wobei im ersten instabilen Zustand die vorgespannte Feder versucht, die Klappe in Richtung erste Stellung zu schwenken, sodass bei abgekühltem Draht aus einer Formgedächtnislegierung der bi-stabile Mechanismus seinen zweiten stabilen Zustand einnimmt und damit die Klappe in ihrer zweiten Stellung hält, solange der Draht aus einer Formgedächtnislegierung nicht erwärmt wird. Im zweiten instabilen Zustand versucht die vorgespannte Feder ebenfalls, die Klappe in Richtung erste Stellung zu schwenken, sodass bei abgekühltem Draht aus einer Formgedächtnislegierung der bi-stabile Mechanismus seinen ersten stabilen Zustand einnimmt und damit die Klappe in ihrer ersten Stellung hält, solange der Draht aus einer Formgedächtnislegierung nicht erwärmt wird.
Nach einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes umfasst der bi-stabile Mechanismus folgende Bestandteile:

die vorgespannte Feder, die derart vorgespannt ist, dass sie versucht, die Klappe in ihre erste Stellung zu schwenken,
ein Bauelement mit einer Oberfläche, die zumindest in etwa rechtwinklig zur Schwenkachse ausgerichtet und in der eine nutförmig verlaufende herzförmige Kontur angeordnet ist, wobei das Bauelement Teil der Klappe oder mit dieser starr verbunden ist und somit das Bauelement und die herzförmige Kontur mit der Klappe mit schwenkt und der herzförmigen Kontur die beiden stabile Zuständen und die beiden instabilen Zustände zugeordnet sind,
ein in der herzförmigen Kontur eingreifender Stift, der derart mit der herzförmigen Kontur zusammenwirkt, sodass der Stift die Klappe in ihrer ersten Stellung hält, wenn der bi-stabile Mechanismus seinen ersten stabilen Zustand aufweist und die Klappe in ihrer zweiten Stellung hält, wenn der bi-stabile Mechanismus seinen zweiten stabilen Zustand aufweist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes, aufweisend folgende Verfahrensschritte:

Erwärmen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung, sodass dieser sich verkürzt und gegen die Federkraft der vorgespannten Feder die Klappe von ihrer ersten Stellung über die zweite Stellung hinaus schwenkt, sodass der bi-stabile Mechanismus seinen ersten instabilen Zustand einnimmt, und
Abkühlen lassen des Drahts aus einer Formgedächtnislegierung, sodass die vorgespannte Feder die Klappe in Richtung der ersten Stellung der Klappe zu schwenken vermag bis der bi-stabile Mechanismus seinen zweiten Zustand erreicht und die Klappe ihre zweite Stellung einnimmt.

Soll nun die Klappe von ihrer zweiten Stellung in ihre erste Stellung geschwenkt werden, so können zusätzlich folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

Erwärmen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung, sodass dieser sich verkürzt und gegen die Federkraft der vorgespannten Feder die Klappe von ihrer zweiten Stellung über die zweite Stellung hinaus schwenkt, sodass der bi-stabile Mechanismus seinen zweiten instabilen Zustand einnimmt, und
Abkühlen lassen des Drahts aus einer Formgedächtnislegierung, sodass die vorgespannte Feder die Klappe in Richtung der ersten Stellung der Klappe zu schwenken vermag bis der bi-stabile Mechanismus seinen ersten Zustand erreicht und die Klappe ihre erste Stellung einnimmt.

Je nach Ausführungsform der Erfindung betrifft diese demnach eine schwenkbare Klappe, insbesondre Luftklappe, mit einem SMA Aktuator (SMA = Shape Memory Alloy, englisch für Formgedächtnislegierung). Die Klappe mit dem Aktiuator wird insbesondere für eine Verbesserung der Luftklappe zur Steuerung des Luftstromes in sogenannten No Frost Geräten verwendet. Die Klappe, insbesondre die Luftklappe, wird vorzugsweise mit einem V-förmigen SMA Draht als Aktuator zwischen den beiden Stellungen geschwenkt. Der Draht aus einer Formgedächtnislegierung wird dabei vorzugsweise in V-Form an der Klappe befestigt. Beispielsweise beim Bestromen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung erwärmt sich dieser, verkürzt sich und zieht dadurch die Klappe insbesondere gegen eine Federkraft in Richtung zweiter Stellung. Die Befestigung des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung erfolgt beispielsweise durch crimpen des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung mit einem anderen Draht, z.B. einem Edelstahldraht, der gegebenenfalls gleichzeitig den elektrischen Anschluss der gegebenenfalls vorhandenen elektrischen Energiequelle darstellen kann. Die Schwenkachse der Klappe kann vorzugsweise mit einem bi-stabilen Mechanismus verbunden sein. Dieser wird beim Schwenken der Klappe in Richtung ihrer zweiten Stellung betätigt, indem z.B. der Stift, z.B. ein Metallpin, in die vorgesehene Öffnung einer Herzkurve einrastet.
Aufgrund der Verwendung des Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung kann ein relativ leiser, wenn nicht gar geräuschloser Aktuator bereit gestellt werden. Dadurch kann das Schwenken der Klappe relativ leise, wenn nicht gar geräuschlos erfolgen. Es kann sich ein relativ geringer Energieverbrauch für das Schwenken der Klappe ergeben. Der Aufbau ist relativ einfach.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Figur 1: ein Haushaltskältegerät,
Figuren 2 und 3: eine schwenkbare Klappe des Haushaltskältegerätes und eine Verstellvorrichtung, welche eingerichtet ist, die Klappe zwischen zwei Stellungen hin und her zu schwenken,
Figur 4: einen bi-stabilen Mechanismus der Verstellvorrichtung, und
Figur 5: mehrere Zustände des bi-stabilen Mechanismus.

Die Fig. 1 zeigt als Beispiels eines Haushaltsgerätes ein Haushaltskältegerät 1. Das Haushaltskältegerät 1 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein sogenanntes No-Frost Haushaltskältegerät. Das Haushaltskältegerät 1 ist insbesondere eine Kühl-Gefrierkombination.
Das Haushaltskältegerät umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein wärmeisoliertes Gehäuse 2 mit einem Innenbehälter, der einen kühlbaren Innenraum 3 und einen darunter angeordneten Gefrierraum 4 begrenzt. Der kühlbaren Innenraum 3 ist mittels einer wärmeisolierten Trennwand 5 vom Gefrierraum 4 getrennt. Der kühlbaren Innenraum 3 ist zum Lagern von Kühlgut vorgesehen und wird im Betrieb des Haushaltskältegerätes 1 auf Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes gekühlt. Der Gefrierraum 4 ist zum Lagern von Gefriergut vorgesehen und wird im Betrieb des Haushaltskältegeräts 1 auf Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes gekühlt.
Das Haushaltskältegerät 1 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein schwenkbares Türblatt 6 zum Verschließen des kühlbaren Innenraums 3 und ein schwenkbares Türblatt 7 zum Verschließen des Gefrierraums 3 auf. Bei geöffneten Türblättern 6, 7 sind der kühlbare Innenraum 3 und der Gefrierraum 4 zugänglich.
Das Haushaltskältegerät 1 umfasst insbesondere einen nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf zum Kühlen des kühlbaren Innenraums 3 und des Gefrierraums 4. Der Kältemittelkreislauf umfasst z.B. einen Verdichter, einen dem Verdichter nachgeschalteten Verflüssiger, eine dem Verflüssiger nachgeschaltete Drosselvorrichtung und einen Verdampfer, der zwischen der Drosselvorrichtung und dem Verdichter angeordnet ist. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Verdampfer direkt mit dem Gefrierraum 4 gekoppelt oder ist an einer der in Richtung Gefrierraum 4 gerichteten Wände angeordnet.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist innerhalb der Trennwand 5 eine Öffnung 8 angeordnet, welche mittels einer in den Figuren 2 und 3 gezeigten Klappe 21 verschlossen und geöffnet werden kann. Die Öffnung 8 ist insbesondere mittels eines Rahmens 22 umrandet und die Klappe 21 ist bezüglich einer Schwenkachse 23 schwenkbar gelagert und kann mittels einer Verstellvorrichtung 9 zwischen einer ersten Stellung, in der die Klappe 21 die Öffnung 8 verschließt, und einer zweiten Stellung, in der die Klappe 21 die Öffnung 8 öffnet, hin und her geschwenkt werden. Die Klappe 21 ist vorzugsweise rechteckig ausgeführt und hat insbesondere eine Breite b, welche sich in Richtung der Schwenkachse 23 erstreckt, und eine Höhe h, welche rechtwinklig zur Schwenkachse 23 ausgerichtet ist.
Bei geöffneter Klappe 21, d.h. wenn diese sich in ihrer zweiten Stellung befindet, kann gekühlte Luft vom Gefrierraum 4 in den kühlbaren Innenraum 3 strömen, um diesen zu kühlen.
Das Haushaltskältegerät 1 weist ferner eine Steuervorrichtung 10 auf, die z.B. einen Mikroprozessor oder Mikrokontroller umfasst und die eingerichtet ist, den Kältemittelkreislauf und die Verstellvorrichtung 9 für die Klappe 21 derart anzusteuern, dass der kühlbare Innenraum 3 und der Gefrierraum 4 zumindest annähernd eingestellte Temperatur-Soll-Werte aufweisen. Das Haushaltskältegerät 1 kann dazu nicht näher dargestellte Temperatursensoren aufweisen, welche die Ist-Temperaturen des kühlbaren Innenraums 3 und des Gefrierraums 4 messen.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Verstellvorrichtung 9 einen Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung auf. Dadurch, dass der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung gefertigt ist, zieht sich dieser bei Erwärmung zusammen, d.h. verkürzt seine Länge bei Erwärmung. Kühlt der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung ab, dann kann dieser wieder z.B. mittels einer vorgespannten Feder 45 in seine ursprüngliche Länge gedehnt werden. Um den Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung zu erwärmen, wird dieser im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit elektrischer Energie beaufschlagt, indem an den Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung z.B. eine elektrische Spannung angelegt wird oder der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung mit einem elektrischen Strom beaufschlagt wird. Dazu kann das Haushaltskältegerät 1 eine nicht näher dargestellte, mittels der Steuervorrichtung 10 ansteuerbare und mit dem Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung verbundene Spannungsquelle umfassen.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung mit seinen beiden Enden beabstandet von der Schenkachse 23 am Rahmen 22 insbesondere nahe dem Bereich der Klappe 21 befestigt, welcher der Schwenkachse 23 zugewandt ist. Insbesondere sind die beiden Enden des Drahtes 24 aus einer Formgedächtnislegierung nahe derjenigen Kanten des Klappe 21 am Rahmen 22 befestigt, welche der Schwenkachse 23 zugewandt sind. Insbesondere verläuft die Verbindungslinie zwischen denjenigen Stellen, an denen die Enden am Rahmen 22 befestigt sind, parallel zur Schwenkachse 23. Insbesondere sind die Enden des Drahtes 24 aus einer Formgedächtnislegierung für ihre Befestigung mit jeweils einem nicht näher gezeigten weiteren Draht vercrimpt, die gleichzeitig auch die Anschlüsse für die Spannungsquelle sein können.
Des Weiteren ist der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung an der Klappe 21 derart befestigt, dass wenn er erwärmt wird, durch sein Zusammenziehen die Klappe 21 von ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung schwenkt. Dazu ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung in etwa mittig bezüglich der Breite b der Klappe 21 und beabstandet von der Schwenkachse 23 an der Klappe 21 befestigt. Insbesondere ist der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung in etwa auf halber Hohe h an der Klappe 21 befestigt. Dadurch weist der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung eine V-Form auf.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung an der Klappe 21 mittels einer Befestigungsvorrichtung 25 befestigt. Die Befestigungsvorrichtung 25 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels zweiteilig ausgeführt und umfasst eine an der Klappe 21 befestigte Tasche 26 mit einer von der Schwenkachse 23 abgewandten Öffnung 27. Die Befestigungsvorrichtung 25 umfasst ferner ein innerhalb der Tasche 26 geführtes federvorgespanntes Element 28 mit einer Nut 29, innerhalb der der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung geführt ist. Das federvorgespannte Element 28 ist derart vorgespannt, dass es den Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung von der Schwenkachse 23 wegdrückt. Der Bereich des federvorgespannten Elements 28, der die Nut 29 aufweist, befindet sich außerhalb der Tasche 26. Die Nut 29 ist weg von der Schwenkachse 23 geöffnet. Die Tasche 26 und das federvorgespannte Element 28 sind vorzugsweise aus Kunststoff. Die Tasche 26 ist vorzugsweise an der Klappe 21 einstückig angeformt bzw. ist vorzugsweise Teil der Klappe 21.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst die Verstellvorrichtung 9 einen in der Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung gezeigten bi-stabilen Mechanismus 41. Verschiedene Zustände des bi-stabilen Mechanismus 41 sind in den Figuren 5a-d gezeigt.
Der bi-stabile Mechanismus 41 ist mit der Klappe 21 gekoppelt und ist derart ausgeführt, dass er einen in der Fig. 5a gezeigten ersten stabilen Zustand, einen in der Fig. 5c zweiten stabilen Zustand, einen in der Fig. 5b ersten instabilen Zustand und einen in der Fig. 5d gezeigten zweiten instabilen Zustand aufweist. Der bi-stabile Mechanismus 41 ist derart mit der Klappe 21 gekoppelt, dass er in seinem ersten stabilen Zustand der Klappe 21 das Verschließen der Öffnung 8 erlaubt, sodass diese, gezogen durch die vorgespannte Feder 45 bei abgekühltem Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung, in ihrer ersten Stellung befindet. In seinem zweiten stabilen Zustand hält der bi-stabile Mechanismus 41 die Klappe 21 in ihrer zweiten Stellung, sodass die Klappe 21 die Öffnung 8 öffnet.
Der bi-stabile Mechanismus 41 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein mit der Klappe 21 fest bzw. starr gekoppeltes Bauelement 42 mit einer Oberfläche 43, die zumindest in etwa rechtwinklig zur Schwenkachse 23 ausgerichtet ist. In der Oberfläche 43 ist eine nutförmig verlaufende herzförmige Kontur 44 angeordnet. Das Bauelement 42 ist vorzugsweise fest und starr an der Klappe 21 befestigt. Es kann auch Teil der Klappe 21 sein. Dadurch, dass das Bauelement 42 starr mit der Klappe 21 verbunden ist oder gar Teil der Klappe 21 ist, schwenkt das Bauelement 42 bei einer Bewegung der Klappe 21 mit dieser mit.
Der bi-stabile Mechanismus 41 umfasst ferner die vorgespannte Feder 45, welche mit dem Bauelement 42 oder der Klappe 21 gekoppelte ist. Die vorgespannte Feder 21 weist zwei Enden auf. Die vorgespannte Feder 45 ist mit einem ihrer Enden am Bauelement 42 und mit ihrem anderen Ende am Rahmen 22 befestigt und ist derart vorgespannt, dass sie mittels des Bauelements 42 die Klappe 21 in ihre erste Stellung zu ziehen vermag. Die Feder 45 kann auch mit einem ihrer Enden direkt an der Klappe 21 und mit ihrem anderen Ende an dem Rahmen 22 befestigt sein.
Der bi-stabile Mechanismus 41 umfasst ferner eine Führung 46. Die Führung 46 ist mit einem ihrer Enden mit dem Rahmen 22 verbunden. Das andere Ende der Führung 46 ist als Stift 47 ausgeführt, welcher in der herzförmigen Kontur 44 läuft. Der herzförmigen Kontur 44 sind die beiden stabilen und die beiden instabilen Zustände zugeordnet.
Wie bereits erwähnt, schwenkt das Bauelement 42 mit dem Schwenken der Klappe 21 mit, sodass auch die herzförmige Kontur 44 je nach Stellung der Klappe 21 unterschiedlich ausgerichtet ist und sich somit der Stift 47 relativ zur herzförmigen Kontur 44 je nach Stellung der Klappe 21 an unterschiedlichen Positionen innerhalb der herzförmigen Kontur 44 befindet. Die herzförmige Kontur 44 ist derart ausgeführt, dass sie das Schließen der Klappe 21 erlaubt, wenn sich der bi-stabile Mechanismus 41 bzw. das Bauelement 42 in seinem ersten stabilen Zustand befindet. Befindet sich der bi-stabile Mechanismus 41 bzw. das Bauelement 42 im zweiten stabilen Zustand, dann versucht zwar ebenfalls die Feder 45 die Klappe 21 in ihre erste Stellung zu ziehen. Aufgrund der herzförmigen Kontur 44 verhindert jedoch der Stift 47, wie in der Fig. 5c gezeigt, ein völliges Zurückschwenken des Bauelements 42 und somit ein Schließen der Klappe 21 bei abgekühltem Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung. Dadurch hält der Stift 42 das Bauelement 42 in seinen zweiten stabilen Zustand und somit die Klappe 21 in ihrer zweiten Stellung, also in ihrer geöffneten Stellung, auch ohne Erwärmung bzw. Beaufschlagen des Drahtes 24 aus einer Formgedächtnislegierung mit elektrischer Energie.
Die Figuren 5a-d veranschaulichen die Wirkungsweise des bi-stabilen Mechanismus 41. Verschließt die Klappe 21 die Öffnung 8, so befindet sie sich in ihrer ersten Stellung, in der der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung abgekühlt ist und somit mittels der vorgespannten Feder 45 insbesondere in ihre maximale Länge gezogen werden kann. In der ersten Stellung befindet sich der bi-stabile Mechanismus 41 in seinem ersten stabilen Zustand, wodurch der Stift 47 derart mit der herzförmigen Kontur 44 des Bauelements 42 zusammenwirkt, dass es der Klappe 21 das Verschließen der Öffnung 8 erlaubt bzw. der Klappe 21 erlaubt, mittels der vorgespannten Feder 45 ihre erste Stellung einzunehmen.
Soll nun die Klappe 21 geöffnet werden, damit durch die Öffnung 8 gekühlte Luft vom Gefrierraum 4 in den kühlbaren Innenraum 3 zu strömen vermag, wird der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung erwärmt, indem im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Steuervorrichtung 10 die mit dem Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung verbundene Spannungsquelle einschaltet, um den Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung mit elektrischer Energie zu beaufschlagen. Dadurch zieht sich der der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung zusammen und schwenkt dadurch die Klappe 21 bezüglich der Schwenkachse 21, wodurch die Klappe 21 die Öffnung 8 öffnet. Während des Schwenkens der Klappe 21 schwenkt auch das Bauelement 42, wodurch der Stift 47 relativ zur herzförmigen Kontur 44 solange seine Position ändert, bis der bi-stabile Mechanismus den in der Fig. 5b veranschaulichten ersten instabilen Zustand erreicht. Im ersten instabilen Zustand des bi-stabilen Mechanismus 41 ist die Klappe 21 ein wenig weiter geöffnet als in ihrer zweiten Stellung. Die Klappe 21 ist also über ihre zweite Stellung hinaus geschwenkt.
Wenn die Klappe 21 derart weit geschwenkt ist, dass der bi-stabile Mechanismus 41 seinen ersten instabilen Zustand erreicht hat, schaltet die Steuervorrichtung 10 die Spannungsquelle wieder aus, wodurch der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung anfängt, abzukühlen und dadurch mittels der vorgespannten Feder 45 wieder in seine ursprüngliche Länge gedehnt werden kann. Dadurch wird es der vorgespannten Feder 45 ermöglicht, die Klappe 21 wieder derart zu schwenken, dass diese versucht, die Öffnung 8 wieder zu verschließen. Aufgrund der herzförmigen Kontur 44 wird jedoch der Stift 47 in eine Position innerhalb der herzförmigen Kontur 44 geführt, in der der bi-stabile Mechanismus 41 bzw. das Bauelement 42 seinen zweiten stabilen Zustand erreicht. Dies ist in der Fig. 5c gezeigt. Im zweiten stabilen Zustand verhindert jedoch der Stift 47, dass das Bauelement 42 soweit zurück schwenkt, dass die Klappe 21 die Öffnung 8 verschließt, wodurch die Klappe 21 in ihrer zweiten Stellung gehalten wird ohne dass es nötig ist, den Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung zu erwärmen.
Soll die Klappe 21 wieder geschlossen werden, dann schaltet die Steuervorrichtung 10 wieder die Spannungsquelle ein, wodurch sich der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung zusammenzieht und dadurch die Klappe 21 solange weiter schwenkend öffnet, bis der bi-stabile Mechanismus den in der Fig. 5d gezeigten zweiten instabilen Zustand erreicht. Danach schaltet die Steuervorrichtung 10 die Spannungsquelle wieder aus, wodurch der Draht 24 aus einer Formgedächtnislegierung abkühlt und somit dehnbar ist, wodurch es der vorgespannten Feder 45 ermöglicht wird, die Klappe 21 derart zu schwenken, dass sie die Öffnung 8 verschließen kann. Aufgrund der herzförmigen Kontur 44 erlaubt der Stift 47 nun eine Schwenken des Bauelements 42 derart, dass der bi-stabile Mechanismus 41 wieder seinen ersten stabilen Zustand einzunehmen vermag, wodurch es auch der Klappe 21 ermöglicht wird, ihre erste Stellung einzunehmen, um die Öffnung 8 zu verschließen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Haushaltskältegerät
2: wärmeisoliertes Gehäuse
3: kühlbarer Innenraum
4: Gefrierraum
5: Trennwand
6: Türblatt
7: Türblatt
8: Öffnung
9: Verstellvorrichtung
10: Steuervorrichtung
21: Klappe
22: Rahmen
23: Schwenkachse
24: Draht
25: Befestigungsvorrichtung
26: Tasche
27: Öffnung
28: federvorgespanntes Element
29: Nut
41: bi-stabilen Mechanismus
42: Bauelement
43: Oberfläche
44: herzförmige Kontur
45: vorgespannte Feder
46: Führung
47: Stift

b: Breite
h: Höhe

Claims

Haushaltsgerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1), aufweisend eine bezüglich einer Schwenkachse (23) zwischen wenigstens zwei Stellungen schwenkbar angeordnete Klappe (21) und eine Verstellvorrichtung (9), welche eingerichtet ist, die Klappe (21) zwischen den wenigstens zwei Stellungen hin und her zu schwenken, und die einen mit der Klappe (21) gekoppelten Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung aufweist, welcher sich bei Erwärmung verkürzt und dadurch die Klappe (21) von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung schwenkt, wobei der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung zwei Enden aufweist, mit denen der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung beabstandet von der Schwenkachse (23) an einem ortsfesten Bestandteil (22) des Haushaltsgerätes befestigt ist, und der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung zusätzlich beabstandet von der Schwenkachse (23) an der Klappe (21) mittels einer Befestigungsvorrichtung (25) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (25) eine an der Klappe (21) angeordnete Tasche (26) mit einer von der Schwenkachse (23) abgewandten Öffnung (27) und ein innerhalb der Tasche (26) geführtes federvorgespanntes Element (28) aufweist, an dem der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung befestigt ist, wobei das federvorgespannte Element (28) derart vorgespannt ist, dass es den Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung von der Schwenkachse (23) wegdrückt.
Haushaltsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (9) eine elektrische Energiequelle umfasst, mittels derer der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist, um erwärmt zu werden.
Haushaltsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinie zwischen denjenigen Stellen, an denen die Enden des Drahts (24) aus einer Formgedächtnislegierung am ortsfesten Bestandteil (22) des Haushaltsgerätes befestigt sind, parallel zur Schwenkachse (23) verläuft.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Draufsicht gesehen, der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung an der Klappe (21) zwischen seinen Enden mittels der Befestigungsvorrichtung (25), insbesondere mittig bezüglich seiner Enden, an der Klappe (21) mittels der Befestigungsvorrichtung (25) befestigt ist.
Haushaltsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Klappe (21) längs der Schwenkachse (23) um eine Breite (b) erstreckt, und die Länge der Verbindungslinie zwischen denjenigen Stellen, an denen die Enden des Drahts (24) aus einer Formgedächtnislegierung am ortsfesten Bestandteil (22) des Haushaltsgerätes befestigt sind, größer oder gleich der Breite (b) der Klappe (21) ist, und insbesondere die Befestigungsvorrichtung (25) mittig bezüglich der Breite (b) der Klappe (21) angeordnet ist.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das federvorgespannte Element (28) eine Nut (29) aufweist, die sich von der Schwenkachse (23) weggerichtet öffnet und in der der Draht (24) aus einer Formgedächtnislegierung geführt ist.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Öffnung (8), welche mittels der Klappe (21) verschlossen ist, wenn sich die Klappe (21) in ihrer ersten Stellung befindet, und welche geöffnet ist, wenn sich die Klappe (21) in ihrer zweiten Stellung befindet.
Haushaltsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es als ein Haushaltskältegerät ausgebildet ist, welches wenigstens zwei Temperaturzonen unterschiedlicher Temperatur aufweist, wobei die Öffnung (8) eine erste Temperaturzone (3) der Temperaturzonen mit einer zweiten Temperaturzone (4) der Temperaturzonen verbindet, sodass gekühlte Luft zwischen der ersten Temperaturzone (3) und der zweiten Temperaturzone (3) zu strömen vermag, wenn sich die Klappe (21) in ihrer zweiten Stellung befindet.
Haushaltsgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass es als eine Kühl-Gefrierkombination mit einem kühlbaren Innenraum (3) und einem Gefrierraum (4) ausgeführt ist, wobei die Öffnung (8) den kühlbaren Innenraum (3) mit dem Gefrierraum (4) verbindet, sodass gekühlte Luft vom Gefrierraum (4) zum kühlbaren Innenraum (3) strömen kann, wenn sich die Klappe (21) in ihrer zweiten Stellung befindet.
Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (9) einen mit der Klappe (21) gekoppelten bi-stabilen Mechanismus (41) aufweist, der eine vorgespannte Feder (45) aufweist, die derart vorgespannt ist, dass sie versucht, die Klappe (21) in ihre erste Stellung zu schwenken, und der einen ersten stabilen Zustand, einen zweiten stabilen Zustand, einen ersten instabilen Zustand und einen zweiten instabilen Zustand aufweist, wobei der erste stabile Zustand der ersten Stellung und der zweite stabile Zustand der zweiten Stellung der Klappe (21) zugeordnet ist, sodass der bi-stabile Mechanismus (41) in seinem ersten stabilen Zustand die Klappe (21) in ihrer ersten Stellung und in seinem zweiten stabilen Zustand in ihrer zweiten Stellung hält, und die vorgespannte Feder (45) versucht, im ersten instabilen Zustand den bi-stabilen Mechanismus (41) in seinen zweiten stabilen Zustand und im zweiten instabilen Zustand in seinen ersten stabilen Zustand zu bewegen.
Haushaltsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der bi-stabile Mechanismus (41) folgende Bestandteile umfasst:
- die vorgespannte Feder (45), die derart vorgespannt ist, dass sie versucht, die Klappe (21) in ihre erste Stellung zu schwenken,

- ein Bauelement (42) mit einer Oberfläche (43), die zumindest in etwa rechtwinklig zur Schwenkachse (23) ausgerichtet und in der eine nutförmig verlaufende herzförmige Kontur (44) angeordnet ist, wobei das Bauelement (42) Teil der Klappe (21) oder mit dieser starr verbunden ist und somit das Bauelement (42) und die herzförmige Kontur (44) mit der Klappe (21) mit schwenkt und der herzförmigen Kontur (44) die beiden stabilen Zustände und die beiden instabilen Zustände zugeordnet sind,

- ein in der herzförmigen Kontur (44) eingreifender Stift (47), der derart mit der herzförmigen Kontur (44) zusammenwirkt, sodass der Stift (47) die Klappe (21) in ihrer ersten Stellung hält, wenn der bi-stabile Mechanismus (41) seinen ersten stabilen Zustand aufweist, und die Klappe (21) in ihrer zweiten Stellung hält, wenn der bi-stabile Mechanismus (41) seinen zweiten stabilen Zustand aufweist.
Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgerätes nach Anspruch 10 oder 11, aufweisend folgende Verfahrensschritte:
- Erwärmen des Drahtes (24) aus einer Formgedächtnislegierung, sodass dieser sich verkürzt und gegen die Federkraft der vorgespannten Feder (45) die Klappe (21) von ihrer ersten Stellung über die zweite Stellung hinaus schwenkt, sodass der bi-stabile Mechanismus (41) seinen ersten instabilen Zustand einnimmt, und

- Abkühlen lassen des Drahts (24) aus einer Formgedächtnislegierung, sodass die vorgespannte Feder (45) die Klappe (21) in Richtung der ersten Stellung der Klappe (21) zu schwenken vermag bis der bi-stabile Mechanismus (41) seinen zweiten Zustand erreicht und die Klappe (21) ihre zweite Stellung einnimmt.
Verfahren nach Anspruch 12, zusätzlich aufweisend folgende Verfahrensschritte:
- Erwärmen des Drahtes (24) aus einer Formgedächtnislegierung, sodass dieser sich verkürzt und gegen die Federkraft der vorgespannten Feder (45) die Klappe (21) von ihrer zweiten Stellung über die zweite Stellung hinaus schwenkt, sodass der bi-stabile Mechanismus (41) seinen zweiten instabilen Zustand einnimmt, und

- Abkühlen lassen des Drahts (24) aus einer Formgedächtnislegierung, sodass die vorgespannte Feder (45) die Klappe (21) in Richtung der ersten Stellung der Klappe (21) zu schwenken vermag bis der bi-stabile Mechanismus (41) seinen ersten Zustand erreicht und die Klappe (21) ihre erste Stellung einnimmt.